二級(jí)展開圓柱齒輪減速器

二級(jí)展開圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)者：楊碩指導(dǎo)教師：邱雪松班級(jí)：軋鋼-3班2013年1月12日一、電動(dòng)機(jī)的選擇1．原始數(shù)據(jù)2．電動(dòng)機(jī)型號(hào)選擇1、原始數(shù)據(jù)運(yùn)輸帶牽引力F=1524N運(yùn)輸帶工作速度V=0.8m/s滾筒直徑D=0.27m2、電機(jī)型號(hào)選擇

運(yùn)輸帶所需功率，取

Pk=FV/1000=1524×0.8/1000=1.22kw

取η1=0.99（聯(lián)軸器）,η2=0.97（斜齒嚙合）,η3=0.98（軸承）,η4=0.96（卷筒效率）,則：

ηa=η12×(η3)4×η22×η4=0.817

電動(dòng)機(jī)功率：

Pd=Pk/ηa=1.49kw

卷筒輪轉(zhuǎn)速：

nk

=60V/πD=60×0.8/（π×0.27）=56.9rpm

二級(jí)圓柱齒輪減速器推薦傳動(dòng)比為：i=8~40

故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍：nd=i×n=（8~40）×56.9=455.2~2276rpm

符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為750、1000、1500r/min，綜合考慮選電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y112M-6，主要性能如下表：電機(jī)型號(hào)額定功率/KW同步轉(zhuǎn)速/rpm額定轉(zhuǎn)速/rpm堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩Y112M-62.210009402.02.2二．總傳動(dòng)比確定及各級(jí)傳動(dòng)比分配總傳動(dòng)比為：

i=nm/nk=940/56.9=16.52齒輪傳動(dòng)比i1=(1.3-1.4)i2

取i2=3.44則：

i1=4.80三．運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算

設(shè)輸入軸為1軸，中間軸為2軸，輸出軸軸為3軸,卷筒軸為4軸。

1.各軸轉(zhuǎn)速：

n1=nm=940rpmn2=nm/i1=195.8rpmn3=nm/i2=56.9rpm2.各軸輸入功率：P1=Pd×η01=1.49×0.99=1.48kwP2=P1×η02=1.48×0.98×0.97=1.4kwP3=P2×η34=1.4×0.98×0.97=1.33kwP4=P3×η45=1.33×0.98×0.99=1.29kw3.各軸輸入轉(zhuǎn)距：Td=9550×Pd/nm=9550×1.49/940=15.13N?mT1=Td×η01=15.13×0.99=15N?mT2=T1×i1×η12=15×4.8×0.98×0.97=68N?mT3=T2×i2×η34=68×3.44×0.98×0.97=223N?mT4=T3×η45=223×0.98×0.99=205N?m軸號(hào)功率P（Kw）轉(zhuǎn)矩T(N·m)轉(zhuǎn)速n（r/min)傳動(dòng)比i效率η電機(jī)軸1.4915.139401.000.99Ⅰ軸1.48159404.80.95Ⅱ軸1.468195.83.440.95Ⅲ軸1.3322356.91.000.97卷筒軸1.2920556.9運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果四．傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1．第一級(jí)斜齒圓柱齒輪的選擇計(jì)算2、第二級(jí)直齒圓柱齒輪選擇設(shè)計(jì)(1).選擇材料、精度等級(jí)和蝸桿頭數(shù)材料：小斜齒輪:45鋼，調(diào)質(zhì)處理；大斜齒輪：45鋼，正火；精度等級(jí)：初選取8級(jí)按GB/T10095.1-2008初選齒數(shù)：Z1=23，Z2=i1×Z1=4.8×23=110.4（111）則傳動(dòng)比為u=Z2/Z1=111/23=4.83第一級(jí)斜齒輪設(shè)計(jì)(2).按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算公式：1）、確定載荷：K=KA?Kα?KV?Kβ中等振動(dòng)KA=1.25預(yù)估v2≤4m/s，取Kv=1.072）、取Φd=1β=15°，εα=[1.88-3.2(1/Z1+1/Z2)]cosβ=1.65εβ=bsinβ/（π*mn）=Φd*Z1*tan15°/π=1.96ε=εβ+εα=1.96+1.65=3.61則Kα=1.45

3）、由于Φd=1，齒輪非對(duì)稱布置軸的剛性大，則Kβ=1.18則K=KA?Kα?KV?Kβ=1.25×1.45×1.07×1.18=2.294）、作用在齒輪上的轉(zhuǎn)距T1=1.5×104N?mm5）、查表得ZE=189.8√MPa,ZH=2.416)、Zβ=√cosβ=0.987）、Zε=√[（4-εα）×（1-εβ）/3+εβ/εα]=0.668)、計(jì)算許用應(yīng)力查表得：σHlim1=590MpaσHlim2=470Mpa應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60njlh=60×940×1×5×300×8=6.77×108N2=N1/u=6.77×108/4.83=1.4×108查表得：KHN1=1.03KHN2=1.1計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，則[σH1]=KHN1σHlim1=1.03×590MPa=607.7MPa[σH2]=KHN2σHlim2=1.1×470MPa=517MPa[σH]=[σH2]=517MPa根據(jù)接觸應(yīng)力設(shè)計(jì)尺寸：

d1≥3√[2kT1(u+1)(ZεZβZEZH/[σH])2/(uΦd)]=30.05mm9)、設(shè)計(jì)中心距a、模數(shù)mn

a≥d1（1+u）/2=30.05×（1+4.83）/2=87.59則a=125mmmn=（0.01~0.02）a=1.25~2.5則mn=2.5，由a=mn（Z1+Z2）/2cosβZ1+Z2=2acosβ/mn=2×125×cos15°/2.5=96.6圓整為97

則Z1=(Z1+Z2)/(1+u)=97/(1+4.83)=16.6圓整為17Z2=Z1+Z2-Z1=80

實(shí)際傳動(dòng)比u1=Z2/Z1=80/17=4.71

誤差計(jì)算：

△=（u-u1）/u=（4.83-4.71）/4.83=2.4％

確定螺旋角β：

β=arcos[mn（Z1+Z2）/(2a)]=14°4′12″

確定齒寬：

b2=Φdd1=1×2.5×23/cosβ=43.8mm（44mm）b1=b2+6=50mm10）、校正分度圓直徑：

a、齒輪的圓周速度：

v=πd1n1/60×1000=π×2.5×17×940/（60×1000×cos14.07°）=2.2m/s則Kv。=1.04b、驗(yàn)算重合度

εα=[1.88-3.2(1/Z1+1/Z2)]cosβ=1.6

εβ=bsinβ/（π*mn）=Φd*Z1*tan15°/π=1.36ε=εβ+εα=2.96則Kα。=1.41所以d1≥30.053√[Kv。Kα。/（KvKα）]=29.49（符合要求）（3）按彎曲疲勞強(qiáng)度校核1）、載荷系數(shù)K=KA?Kα?KV?Kβ=1.25×1.41×1.04×1.18=2.16當(dāng)量齒數(shù)Zv1=Z1/（cosβ）3=18.68(圓整19)Zv2=Z2/（cosβ）3=87.91(圓整88)

查取齒形系數(shù)YFa1=2.8YFa2=2.23查取應(yīng)力修正系數(shù)YSa1=1.54YSa2=1.772）、查表可得許用彎曲應(yīng)力

σFlim1=450MPa

σFlim2=390MPa

由于N1=6.77×108N2=1.4×108則查表可

KFN1=KFN2=1

[σF1]=KFN1σFlim1=450MPa[σF2]=KFN2σFlim2=390MPa

3）、重合度系數(shù)

Yε=0.25+0.75/εα=0.25+0.75/1.6=0.72

螺旋角系數(shù)

Yβ=1-εββ/120=1-1.36×（14.07/120）=0.84

綜上：

σF1=2×2.16×1.5×104/（44×2.5×17×2/cos14.07）×2.8×1.54×0.72×0.84=43.82MPa＜[σF1]

σF2=40.12MPa＜[σF2]

經(jīng)檢驗(yàn)所設(shè)計(jì)齒輪合格2、第二級(jí)直齒圓柱齒輪選擇設(shè)計(jì)第二級(jí)直齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算與斜齒輪基本相同，此處不再贅述。設(shè)計(jì)結(jié)果:

a=150mmm=3Z1=23Z2=77u2=3.34b1=75mmb2=69mm五、軸的設(shè)計(jì)與校核

軸的材料選用常用的45鋼，調(diào)制處理。當(dāng)軸的支撐距離未定時(shí)，無法由強(qiáng)度確定軸徑，要用初步估算的方法，即按純扭矩并降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力確定軸徑d，計(jì)算公式為：

軸有彎矩于是C取112，

1.高速軸考慮到高速軸要與電機(jī)連接，則高速軸必須與聯(lián)軸器連接，由：

d1≥112×3√（1.48/940）=13mm所以直徑為d1=18mm。則初步定軸的結(jié)構(gòu)：

但是，由于齒輪設(shè)計(jì)完成，對(duì)于小斜齒輪：

da=mn(z1+2cosβ)/cosβ=48.81mm(圓整49mm)d=mnz1/cosβ=43.81mm

df=mn(z1+2.5cosβ)/cosβ=37.56mm對(duì)于鍛造小齒輪，da≤200mm當(dāng)X≤2.5mt（6mm）時(shí)，齒輪和軸做成一體。其中，X為齒根到轂鍵槽頂面的距離。顯然，X≤6mm，則應(yīng)做成齒輪軸。軸的結(jié)構(gòu)為：裝配方案：左端端蓋、左端軸承，依次從左至右安裝；聯(lián)軸器、密封圈、右端端蓋、右端軸承，依次從右向左安裝。軸的軸向尺寸：此齒輪軸的齒輪、軸承、聯(lián)軸器的安裝部分的長(zhǎng)度由齒輪、軸承、聯(lián)軸器分別確定。直徑安排：直徑變化處的端面用于固定軸上零件或承受軸向力時(shí)，直徑變化值要大些，可?。?~8）mm，否則可取（1~2）mm。

軸承選用：滾動(dòng)軸承7206AC（30-62-16），a=18.7mm

聯(lián)軸器選用：LT2(YA18×42/YA18×42)2、中間軸由d1≥112×3√（1.4/195.8）=21.6mm

初選d1=30mm，初定軸的結(jié)構(gòu)為：

裝配方案：左端端蓋、左端軸承、套筒、大斜齒輪，依次從左至右安裝；右端端蓋、右端軸承、套筒、小直齒輪，依次從右至左安裝。直徑安排：直徑變化處的端面用于固定軸上零件或承受軸向力時(shí)，直徑變化值要大些，可?。?~8）mm，否則可取（1~2）mm。軸承選用:滾動(dòng)軸承7206AC（30-62-16），a=18.7mm3、低速軸由d1≥112×3√（1.33/96.5）=27mm初選d1=35mm,初定軸結(jié)構(gòu)：裝配方案：左端端蓋、左端軸承、套筒、大直齒輪，依次從左至右安裝；聯(lián)軸器、密封圈、右端端蓋、右端軸承，依次從從右至左安裝。

直徑安排：直徑變化處的端面用于固定軸上零件或承受軸向力時(shí)，直徑變化值要大些，可取（3~8）mm，否則可?。?~2）mm。軸承選用：滾動(dòng)軸承6109（45-75-16）聯(lián)軸器選用：GYH4J1型/J1型俯視圖主視圖左視圖A、齒輪軸斜齒部分的受力計(jì)算：

轉(zhuǎn)矩T=T1=15000N·mmFt=2T1/d=2×15/0.04381=684.7NFr=Fttanαn/cosβ=684.7tan20/cos14.07=256.9NFa=Fttanβ=684.7tan14.07=171.6NB、軸承支反力：

豎直面:R1`=(121.3Fr+22Fa)/156.6=(121.3×256.9+22×171.6)/156.6=223NR2`=(35.3Fr-22Fa)/156.6=(35.3×256.9-22×171.6)/156.6=33.9N水平面：

R1=121.3Ft/156.6=121.3×684.7/156.6=530.36NR2=35.3Ft/156.6=35.3×684.7/156.6=154.34N高速軸校核高速軸受力圖扭矩圖豎直方向受力圖豎直方向彎矩圖水平方向受力圖水平方向彎矩圖合成彎矩圖C、選擇軸的材料為45鋼調(diào)質(zhì)，由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查的：σb=650MPa，σs=360MPa。用插值法查表得：

[σ0b]=102.5MPa,[σ-1b]=60MPa,α=[σ-1b]/[σ0b]=0.59

則斜齒部分中間的最大當(dāng)量彎矩是

MП=√[M2+（αT）]=22153.81

MPaE、校核軸徑

d≥3√（MП/0.1[σ-1b]）=15mm＜37.56mm

經(jīng)校核軸徑尺寸合格。六、軸承的選擇校核1、軸承選擇

軸承選用標(biāo)準(zhǔn)件，高速軸及中間軸選用滾動(dòng)軸承7206AC（30-62-16），a=18.7mm；低速軸選用滾動(dòng)軸承61092、校核高速軸軸承

軸承采用X型安裝，a、計(jì)算軸承受力：

Fr1=√（R12+R1`2）=575.3NFr2=√（R22+R2`2）=158N

查表得軸承的基本額定動(dòng)載荷Cr=22KN，基本額定靜載荷為Cr0=14.2KN

由Fa/Cr0=0.012查表得：e=0.38（插值法），所以：左端軸承內(nèi)部軸向力：S1=eFr1=0.38×575.3=218.6N右端軸承內(nèi)部軸向力：S2=eFr2=0.38×158=60.04N

則:S2+Fa=60.04+171.6=231.64＞S1所以，軸承1（左端）被壓緊，軸承2（右端）被放松。則:

軸承1的軸向力:Fa1=Fa+S2=231.64N

軸承2的軸向力：Fa2=S2=60.04Nb、軸承壽命校核

查表可得兩軸承的徑向系數(shù)X=0.72，軸向系數(shù)Y=2.39。（Fa1/Fr1=0.4＞e，F(xiàn)a2/Fr2=0.38＞e)

減速器有輕微沖擊選取載荷系數(shù)為fp=1，則:軸承1的當(dāng)量動(dòng)載荷為：

P1=fp（XFr1+YFa1）=0.72×575.3+2.39×231.64=967.84N

軸承2的

當(dāng)量動(dòng)載荷：

P2=fp（XFr2+YFa2）=0.72×158+2.39×60.04=257.26N顯然，P1＞P2軸承1壽命更短：Lh10=106/(60n)(Cr/P)ε=106/(60×940)（22000/967.84）3=2.08×105h＞12000h（五年一班）

經(jīng)檢驗(yàn)軸承的壽命符合要求。c、軸承的極限轉(zhuǎn)速的校核對(duì)于軸承1：P1/Cr=0.04＜0.1，查表可知：nlim=13000rpm查表取載荷系數(shù)f11=0.996，tanβ=Fa1/Fr1=231.64/575.3=0.4,則f21=1f11f21nlim=0.996×1×13000=12948rpm＞940rpm(合格)七、鍵的選用與校核1、低速軸鍵的選用

a、聯(lián)軸器處軸徑Φ35，選用圓頭普通平鍵，配合選用正常聯(lián)接：A10×8GB/T1095-2003b、大直齒輪處軸徑Φ47，選用圓頭普通平鍵，配合選用正常聯(lián)接：

A14×9GB/T1095-2003

2、中間軸鍵的選用小直齒輪處以及大斜齒輪處的軸徑均為Φ32，鍵選用圓頭普通平鍵，配合選用正常聯(lián)接：

A10×8GB/T1095-2003

3、高速軸鍵的選用聯(lián)軸器處軸徑為Φ18，鍵選用圓頭普通平鍵，配合選用正常聯(lián)接：

A6×6GB/T1095-20034、高速軸鍵的校核

鍵采用靜聯(lián)接形式，則鍵校核的計(jì)算公式：

T=0.25hL’d[σp]

由于軸徑Φ18鍵A6×6×35，材料選用鑄鐵，由于有輕微沖擊，則，

[σp]=100MPa則鍵所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為：T=0.25×6×29×18×100=78.3N·m＞15N·m經(jīng)檢驗(yàn)高速軸聯(lián)軸器處鍵的強(qiáng)度符合要求。

八、減速器附件的選擇

窺視孔蓋

窺視孔蓋的規(guī)格166×136mm。箱體上開窺視孔處設(shè)有凸臺(tái)7mm，一邊機(jī)械加工支撐蓋板的表面，并用墊片加強(qiáng)密封，蓋板材料為Q235A鋼，用6個(gè)M4螺栓緊固。通氣器

減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，箱體內(nèi)溫度升高，氣壓加大，對(duì)密封不利，故在窺視孔蓋上安裝通氣器，是箱體內(nèi)熱膨脹氣體自由逸出，以保證壓力均衡，提高箱體縫隙處的密封性能?？紤]到室外的工作環(huán)境，選用帶金屬濾網(wǎng)的通氣器。啟蓋螺釘

在減速器裝配時(shí)于箱體剖分面上涂有水玻璃或密封膠，為了便于開蓋故設(shè)有啟蓋螺釘。其螺紋長(zhǎng)度要大于機(jī)蓋連接凸緣的厚度，螺桿端部做成圓柱形、大倒角或半圓形，以免破壞螺紋。

定位銷

為了保證剖分式箱體的軸承座孔的加工及裝配精度，在箱體連接凸緣的長(zhǎng)度方向兩端各安置一個(gè)圓錐定位銷，兩銷盡量遠(yuǎn)些，以提高定位精度。定位銷的直徑為d=8mm，長(zhǎng)度應(yīng)大于箱蓋和箱座連接凸緣的總厚度，以便于裝卸。

吊環(huán)和吊耳

為了便于拆卸和搬運(yùn)，在箱蓋上裝有環(huán)首螺釘或鑄出吊環(huán)、吊耳，并在箱座上鑄出吊耳。

放油螺塞

放油孔的位置應(yīng)在油池的最低處，并安排在減速器不與其他部件靠近的一側(cè)，以便于放油。放油孔用螺塞堵住，因此油孔處的箱座外壁要有凸臺(tái)，經(jīng)機(jī)械加工成為螺塞頭部的支承面，并加封油圈以加強(qiáng)密封。油標(biāo)尺油標(biāo)尺應(yīng)放在便于觀測(cè)減速器油面及油面穩(wěn)定之處。先確定右面高度，再確定油標(biāo)尺的高度和角度，應(yīng)使油孔位置在油面以上，以免油溢出。油標(biāo)尺應(yīng)足夠長(zhǎng)，保證在油液中。采用帶有螺紋部分的桿式油標(biāo)尺。九、潤(rùn)滑和密封

1、潤(rùn)滑說明

因?yàn)槭嵌?jí)圓柱齒輪減速器，且齒輪的最大圓周轉(zhuǎn)速大于2m/s而小于3m/s所以采用軸承采用油溝潤(rùn)滑，下機(jī)座的油溝在機(jī)體鑄成后用圓柱銑刀銑出。齒輪采用浸油潤(rùn)滑，潤(rùn)滑油采用50號(hào)機(jī)械油。

2、密封說明